西柚影响免疫抑制剂代谢机制的研究进展

李宁 李玲 何重香 康文哲 熊艳 王彦峰 叶啟发, 2

·综述·

西柚影响免疫抑制剂代谢机制的研究进展

李宁1李玲1何重香1康文哲1熊艳1王彦峰1叶啟发1, 2

器官移植受者术后在服用免疫抑制剂的同时进食西柚，可能改变免疫抑制剂血药浓度及药效，这与西柚中呋喃香豆素、黄酮类化合物等特殊成分有关，其作用靶点主要在细胞色素P450、P-糖蛋白及有机阴离子转运多肽。本文通过对西柚中主要有效成分及其影响免疫抑制剂代谢的作用靶点作一综述，以阐明西柚影响免疫抑制剂的代谢机制。

西柚； 免疫抑制剂； 代谢机制

西柚，又称葡萄柚，起源于亚洲，葡萄牙人引种到美国后十分受欢迎，近年来大量进入中国市场。西柚汁主要富含呋喃香豆素类、柚苷等化学成分[1]。自Bailey等[1]首次发现西柚汁可增加非洛地平血药浓度以来，西柚汁影响临床药物血药浓度及药效的现象引起越来越多临床医师及研究学者的关注。尤其是器官移植受者术后常规服用免疫抑制剂，若同时误食西柚或西柚汁，可出现免疫抑制剂血药浓度明显增高的现象，药物中毒、术后感染风险亦明显增加。大量文献报道，西柚汁与环孢素或他克莫司联合服用，可使上述两种药物血药浓度明显上升[2-6]。当他克莫司血药浓度过高时，还会抑制胰岛素分泌，引起移植术后糖尿病[7]。若移植受者长期饮用西柚汁，高血压、糖尿病、高血钾以及粒细胞减少症的发生率也会显著提高[8]。此外，从药物经济学的角度来看，饮用西柚汁的肝移植受者服用他克莫司的剂量可平均降低(2.3±1.3) mg/d，其每天治疗成本大约降低(8.7±5.6)美元[5]。为阐明西柚汁影响免疫抑制剂血药浓度及疗效的作用机制，本文拟就西柚汁中主要有效成分及其影响免疫抑制剂代谢的作用靶点作一综述。

1 西柚汁的有效成分

西柚汁影响免疫抑制剂血药浓度变化主要与呋喃香豆素类、黄酮类化学活性成分有关。

1.1 呋喃香豆素类

Girennavar等[9]从葡萄柚汁中分离、提取出3种呋喃香豆素类化合物，经化学结构鉴定和酶活性研究表明，3种化合物分别为香柑内酯、6,7-双羟基佛手柑素(6,7-dihydroxybergamottin，DHB)、佛手柑素。Paine等[10]通过化学方法分离出西柚汁中呋喃香豆素类化合物，对比不含这类化合物的西柚汁对药物的影响，得出呋喃香豆素是西柚汁中影响药物浓度变化的主要因素。Vandermolen等[11]通过超高效液相色谱法检测5种西柚汁产品，发现均包含佛手柑素和DHB。

呋喃香豆素类化合物在结构上存在共同的母核，即三环化合物的“头”和一个长链脂肪族的“尾”，在体内转化为活性中间产物呋喃环氧化合物或γ-酮烯醇结构，进一步结合成为谷胱甘肽复合物、二羟基复合物或细胞色素P450(cytochrome P450，CYP450)复合物，从而发挥药理作用。Uesawa等[12]通过对37种呋喃香豆素类成分与CYP450活性的定量构效关系研究发现，呋喃香豆素类化合物的脂水分配系数、分子体积、分子量、分子表面积、极化表面积、静电势能、结构势能和最高占有轨道能等均与CYP3A底物的对数浓度存在显著关系。因此，了解呋喃香豆素类化合物的分子特性有助于预测呋喃香豆素与药物代谢酶的相互作用。

1996年，Edwards等[13]首次提出DHB能有效抑制人体CYP450活性。Guo等[14]发现不同产地西柚汁中呋喃香豆素衍生物的含量不同，对CYP3A酶活性的抑制程度也存在很大差异。Edwards等[15]发现DHB并不是西柚汁提高环孢素血药浓度的唯一原因，只有对那些不依赖P-糖蛋白转运的药物，通过DHB抑制CYP3A4活性才能提高其口服利用度[16]。

1.2 黄酮类

西柚汁中黄酮类化学成分主要包括芸香柚皮苷、柚苷、柚皮素、橙皮苷、香蜂草苷、枸橘苷及槲皮素等[17]。其中，柚苷具有抗炎、抗癌、抗脂质过氧化和保肝作用[18]。柚苷和橙皮苷是西柚汁中的主要成分，具有抑制有机阴离子转运多肽(organic anion transporting polypeptide, OATP)2B1转运体活性并减少药物吸收入血的作用[19]。Bailey等[18]证明柚苷可能是通过直接抑制小肠中OATP1A2的活性，从而降低口服药物生物利用度；同时，作者认为柚苷可作为一种高度安全、专一以及高度灵敏的OATP1A2探针。然而，Paine等[10]通过化学萃取法分离呋喃香豆素类化合物，制备无呋喃香豆素类化合物的西柚汁，发现该西柚汁既不能与药物发生相互作用，也不能影响药物血药浓度的变化，从反面证明黄酮类化合物可能不具有影响药物血药浓度的作用。上述两项研究结论存在明显矛盾，可能与不同品种西柚黄酮类化合物含量差异有关，有待进一步验证。

2 西柚汁与免疫抑制剂的作用靶点

顾健等[4]报道，西柚汁可明显增加他克莫司血药浓度谷值，但并不增加稳态血药浓度的波动性，从他克莫司血药浓度谷值变化范围(-30.0%～96.8%)可以看出明显的个体差异。Edwards等[15]通过对比水、西柚汁和塞维利亚橙汁送服环孢素，发现西柚汁处理组环孢素全血浓度-时间曲线下面积和峰值浓度分别增加了55%和35%。Liu等[5]也得出类似结论，肝移植受者服用西柚汁后，他克莫司血药浓度平均提高(10.3±5.6) ng/mL。

2.1 西柚汁与免疫抑制剂相互作用的位置

环孢素不仅在肝脏代谢，小肠也是其主要代谢场所，这也是口服环孢素在人体内生物利用度低的原因[20]。而据文献报道，西柚汁仅增加免疫抑制剂口服生物利用度或血药浓度曲线下面积，没有改变药物的消除速率，这可能是由于西柚汁有效成分只作用于肠壁细胞，而对肝细胞无影响[21]。由此，我们认为，西柚汁与免疫抑制剂发生相互作用的位置主要集中于肠道，以此发挥影响免疫抑制剂首过消除作用。有研究发现，西柚汁使环孢素血药浓度增高这一现象，仅在口服环孢素的受试者中出现，静脉注射环孢素的受试者未出现血药浓度升高的现象；这可能与西柚汁中的有效成分抑制小肠CYP3A4活性有关[22-23]。

2.2 西柚汁与免疫抑制剂相互作用靶点的种类

2.2.1 CYP3A4

CYP450是一组含有亚铁血红素的酶蛋白，主要在人体肝脏中表达；在外源性和内源性化合物的代谢中起着重要作用，是药物代谢的第一相酶，因而又被称为药物代谢酶[24]。研究表明，导致他克莫司血药浓度存在个体化差异最主要的原因在于肝脏CYP450酶系中CYP3A亚家族对药物的代谢和清除，而CYP3A4、CYP3A5正是参与他克莫司代谢的同功酶[25]。此外，Ducharme等[2]也证实西柚汁中的呋喃香豆素能够抑制CYP3A4的活性，减慢环孢素的代谢速率，最终使其血药浓度维持在较高水平。然而，西柚汁对其他CYP酶如1A2、2C9、2C19等只有轻微影响[26]。

2.2.2 P-糖蛋白

P-糖蛋白是一种分子量170 kD的跨膜糖蛋白，具有能量依赖性“药泵”功能，既能与药物结合，又能与ATP结合；在ATP供能条件下，将细胞内药物泵出细胞外，降低了细胞内药物浓度，使细胞产生耐药性，对体内药代动力学过程具有重要意义。P-糖蛋白存在于多种组织结构中，例如胃肠道上皮细胞膜、肝细胞微管膜以及肾小管上皮细胞等[27]。早在1993年，Saeki等[28]就报道P-糖蛋白能够转运环孢素和他克莫司。

Romiti等[29]在体外通过用西柚汁配合标准浓度的环孢素来处理HK-2细胞，36 h后其细胞毒素明显上升；进一步研究发现，西柚汁能够抑制P-糖蛋白的表达，研究者认为这种作用很可能是由于西柚汁中的柚苷和山柰酚所致。Tian等[30]给大鼠服用西柚汁和作为P-糖蛋白底物的药物，一段时间后取大鼠的小肠组织，采用Western-blot进行检测，发现西柚汁能够抑制P-糖蛋白的表达，因此能够提高药物的生物利用度。Soldner等[31]研究则认为，西柚汁能够激活P-糖蛋白对药物的输出，在一定程度上抵消了西柚汁对CYP3A的抑制作用。

2.2.3 OATP

OATP是一组具有跨膜运输功能的膜转运蛋白家族，主要存在在于肠道、肝脏、脑、肾脏等组织器官，人类OATP主要家族成员及组织分布见表1。OATP能够促进肠道对某些口服药物的吸收，从而增加药物在血液中的浓度。苹果汁、桔子汁和西柚汁中均含有OATP抑制剂[32]。Shirasaka等[33]在体外预培养表达OATP2B1的爪蟾卵母细胞，用雌酮-3-硫酸酯作为其底物，并且用苹果汁、桔子汁和西柚汁分别对其进行处理以比较它们对OATP2B1的影响；结果显示苹果汁和桔子汁均抑制了OATP2B1活性，而西柚汁对其活性影响却很小；从而研究者认为苹果汁和桔子汁中某些特定成分能竞争性结合OATP2B1，抑制其活性。进一步实验结果证实柚苷和橘皮素通过抑制OATP2B1活性，降低药物的血药浓度[19]；但由于苹果汁与桔子汁中柚苷和橘皮素含量更高，因此对OATP2B1活性抑制更为明显。

表1 人类OATP主要家族成员及组织分布[34]

注： OATP.有机阴离子转运多肽

3 总结与展望

西柚具有广阔的研究前景，对于那些因口服具有完全首过消除而必须静脉注射的药物，西柚所含的有效成分可以提高其口服利用度。可以将西柚中的有效成分提取出来，作为一些价格昂贵药物的辅助剂，在降低患者治疗成本的同时也保证良好的药效。对于移植受者来说，目前未见文献报道西柚与霉酚酸酯类药物存在相互作用。可以考虑将西柚汁与环孢素或他克莫司联合使用，但仍需根据监测血药浓度来调整免疫抑制方案。

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(本文编辑：鲍夏茜)

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Metabolic mechanism of grapefruit′s influence on immunosuppressor

LiNing1,LiLing1,HeChongxiang1,KangWenzhe1,XiongYan1,WangYanfeng1,YeQifa1, 2.1ZhongnanHospitalofWuhanUniversity,InstituteofHepatobiliaryDiseasesofWuhanUniversity,TransplantCenterofWuhanUniversity,HubeiKeyLaboratoryofMedicalTechnologyonTransplantation,Wuhan430071,China;2The3rdXiangyaHospitalofCentralSouthUniversity,ResearchCenterofNationalHealthMinistryonTransplantationMedicineEngineeringandTechnology,Changsha410013,China

YeQifa,Email:yqf_china@163.com

The patients after organ transplantation taking immunosuppressor as well as grapefruit at the same time,the blood concentration and drug efficacy of immunosuppressor may alter,which are mainly associated with some special components in grapefruit such as furanocoumarins and flavonoid whose targets include cytochrome P450, P-glycoprotein and organic anion transporting polypeptides. This article mainly focuses on the effective components in grapefruit and their impacts on the targets of the immunosuppressor′s metabolism to further illuminate the metabolic mechanism of grapefruit′s influence on immunosuppressor.

Grapefruit; Immunosuppressor; Metabolic mechanism

10.3877/cma.j.issn.1674-3903.2016.01.008

国家自然科学基金新疆联合基金资助项目(U1403222)

430071 武汉大学中南医院 武汉大学肝胆疾病研究院 武汉大学移植医学中心 移植医学技术湖北省重点实验室1； 410013 长沙，中南大学湘雅三医院 卫生部移植医学工程技术研究中心2

叶啟发, Email: yqf_china@163.com

2015-11-30)